题名典型塑化剂 对 农 田 微生物群落的影响及 其 土壤 生物 修复研究
作者孔晓
答辩日期2019-06
文献子类博士
授予单位中国科学院生态环境研究中心
授予地点北京
导师邓晔
关键词邻苯二甲酸酯,微生物群落,高通量测序,分子生态网络,原位修复
学位名称理学博士
其他题名Effects of typical plasticizer on microbial community of f ar mland and the bio remedi ation research
学位专业环境科学
英文摘要

      在农业现代化快速发展进程中,温室大棚和塑料地膜的大量使用导致其中的塑化剂邻苯二甲酸酯进入 农田生态系统,进而随食物链进入人体 。 邻苯二甲酸酯会 干扰人体内分泌系统,并且会影响农田生态系统功能,从而引起了广泛的关注。农业生态系统 中 微生物群落 在 土壤邻苯二甲酸酯的降解过程中发挥着重要作用,且其变化可以影响 生态系统功能 因此, 研究 邻苯二甲酸酯污染对于微生物群落的影响就显得至关重要。本研究通过盆栽实验 在温室大棚中模拟污染农业生态环境 以邻苯二甲酸二丁酯( D ibutyl phthalate DBP )作为模式 邻苯二甲酸酯( P hthalic acid esters PAEs 污染物,测定 DBP 在土壤中的降解和在植物中的积累情况,并测定了其对土壤以及 植物生理指标 的影响,同时结合高通量测序技术研究土壤,植物叶际 、叶内生 和 根 内生微生物群落对于不同浓度 DBP 污染的响应情况。同时,利用实验室筛选到的高效 DBP 降解菌 戈登氏菌株 QH 11 修复土壤 DBP 污染,检测其原位修复效果,并评价降解菌是否能 有效 减少植物积累 DBP ,从而 降低 健康风险。另外,通过高通量测序技术研究了外源微生物进行生物修复过程中本土微生物群落的响应情况。 主要研究结果如下:
      (1)实验土壤中微生物对 DBP 降解能力较强,浓度为 500 mg/kg 的 DBP 在第 10 天的土壤样本中 已 低于检测范围 。所选用的蔬菜植物 油菜在 DBP 污染土壤中生长至成熟期,体内会积累一定量的 DBP 且 积累量随土壤 DBP 浓度的增加而增加 (叶内最高达 25.72 mg /kg ,根内最高达 83.12 m g/kg 。另外,土壤 DBP污染会在短期内改变土壤理化性质, DBP 被降解后,理化性质恢复到原始水平。土壤 DBP 污染会抑制植物生长,且降低植物营养指标,增加硝酸盐含量,从而间接增加蔬菜食用的健康风险。
      (2) DBP 会 增加非根际土壤细菌总数,降低群落多样性, 且这种影响会随DBP 浓度的增加而增加 。非根际 土壤细菌群落的结构 会受 DBP 影响而改变 这种变化在第 3 天 最为显著 实验结束时 逐渐 恢复到与对照相似的状态。 叶际和叶内生细菌群落受 DBP 影响较小 ,根 内生细菌群落 变化显著 。 非根际土壤细菌群落变化主要归因于 DBP 污染, 根际土壤细菌群落变化是由土壤 和 植物生理指标共同决定 ,根内生细菌群落与土壤 pH 和 总磷含量 显著相关 。
      (3) DBP浓度为50 mg/kg时,对土壤真菌群落的影响最大,且加入1 天后真菌群落反应最剧烈,表明真菌对DBP污染的敏感性和耐受性比细菌强。真菌α多样性和β多样性的变化受多种因素影响,其中细菌多样性、DBP浓度和土壤理化性质的影响最大。真菌的分子生态网络也受到DBP污染浓度的影响,其中浓度为50 mg/kg时影响最显著,其稳定性降低,共生关系减少。
      (4)接种 DBP 降解菌 QH 11 可以显著加速 DBP 在土壤中的降解速率,并减少其在植物体内的累积量,从而减小健康风险。 DBP 污染和生物修复过程都会影响本土微生物群落组成,群落结构及其微生物互作网络。但上述影响为短暂的,第 30 天 时,各处理微生物群落都恢复到相似状态。 DBP 污染会促进土壤固氮过程和反硝化过程,抑制硝化过程,而生物修复过程 可 以 减 少这种改变,降低 DBP对该生态系统造成的影响。
      本课题为研究污染物对环境的影响提供了新的思路,全面的研究污染物胁迫下微生物群落的响应情况,有助于我们了解污染物降解机制以及微生物互作关系,对农业环境有机污染物的生物修复具有一定的指导意义,同时可以有效降低农产品健康安全风险。

语种中文
页码129
内容类型学位论文
源URL[http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/42225]  
专题生态环境研究中心_中国科学院环境生物技术重点实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
孔晓. 典型塑化剂 对 农 田 微生物群落的影响及 其 土壤 生物 修复研究[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2019.
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